2003_zh_B_megoldas

Országok listájaHungaryBudapesti Műszaki és Gazdaságtudományi EgyetemGépészmérnöki KarGépészmérnökiAnyag Szerkezet Tan ZH2003_zh_B_megoldas

B

GEMT1015 Anyagszerkezettan és anyagvizsgálat

Zárthelyi dolgozat megoldások

2003. április 14.

1.1 Rajzolja fel az egykristály képlékeny alakváltozására jellemz feszültség -alakváltozás diagramot. Nevezze meg a diagram jellegzetes tartományait.

I. Egyszer csúszás, II.Bonyolult csúszás, III. Keresztcsúszás tartománya.

1.2 Mit értünk rácshiba alatt. Sorolja fel a pontszer rácshibák típusait.
Rácshiba: az ideális kristály geometriai rendjének megbomlása. Pontszer hibák Üres rácshelyek Saját fajtájú intersztíciós( beékeldött) atomok Idegenfajtájú interszíticós (beékeldött) atomok Szubsztitúciós (helyettesítéses) idegen atomok. 1.3

Ismertesse az atomok között létrejöv fémes kötés legfontosabb tulajdonságait.
Fémes anyagoknál a küls elektronhéjon 1,2, 3 vegyértékelektron található. Ezekre az elektronokra az atomok szoros illeszkedése miatt a szomszédos atomok is hatnak és elektronfelh alakul ki. A szabad elektronok magyarázzák a fémes anyag jellegzetes tulajdonságait. Jelents h és villamos vezetképesség. Nagy képlékeny alakváltozás
fémionok

elektronfelh

1.4 Rajzolja fel t.k.k rács egyik csúszó síkjában az atomokkal legsrbben rakott irányokat. Adja meg a kiválasztott sík és az irányok Miller-indexét.
z

(1 10 )

1 11

[111]

1 1 1
x

y

11 1

1.5 Rajzolja fel a megadott állapotábra fázisainak szabadentalpia görbéit T1 hmérsékleten
G G Gf G +





foly. +foly. T1 + A B foly.+

1.6

Ismertesse a Brinell keménység mérszámának meghatározását. Értelmezze ábra segítségével a képletben szerepl mennyiségeket.

A Brinell eljárás során F küls terheler alkalmazásával D átmérj keményfém golyót nyomnak a vizsgált anyag felszínébe.

HBW =

0.102 F 2 0.102 F = A D (D - D2 - d 2 )

2 ahol: - F terheler, [N]-ban, A - benyomódás, gömbsüveg felülete, [mm ]-ben, D - terhelgolyó ármérje, [mm]-ben, d - a lenyomat átmérje [mm]-ben. A Brinell módszernél A terhelés megszüntetését követen (a vizsgáló golyó eltávolítása után) mérik a lenyomat átmérjét. A keménység megadása : HBW jel / D golyóátmér [mm] / F terheler [kp]/ t terhelés idtartama [sec].

2

1.7 Sorolja fel a mikroszkópi csiszolatok elkészítésének f lépéseit.
Próbatest forgácsoló megmunkálása Csiszolás (egyre finomodó szemcséj csiszolópapírokkal) Polírozás Maratás (nemfémes zárványok vizsgálata esetén ezt a lépést el kell hagyni)

1.8 Rajzolja fel az atomok közötti kölcsönhatást kifejez potenciális energia és erhatás görbéket két anyagra. Az egyik nagy olvadásponttal és nagy rugalmasságú modulusszal (1) a másik nagy htágulási tényezvel és kis rugalmassági modulusszal rendelkezik (2).
U1 U2 F1 F2 r

1.9 Mi az intermetallikus vegyület. Sorolja fel a fajtáit
Intermetallikus vegyületek: nem áll fenn a szilárd oldat képzdésének lehetsége. Összetételük, bár megfelel egy meghatározott kémiai vegyületnek AmBn, de nem csak ennél az összetételnél léteznek. Rácsuk az alkotók rácsától független szerkezet. A vegyület kristályosodása állandó hmérsékleten történik. Ion vegyületek, elektron vegyületek, intersztíciós fémes vegyületek

1.10 Mi a homogén és mi a heterogén magképzdés jelensége fémek kristályosodásánál.
Magképzdés: egy kritikus térfogatban a megfelel fajtájú atomok úgy rendezdnek el, ami jellemz az új fázisra (szerkezet, koncentráció, méret). Homogén magképzdés: ha az új fázis a rendszer bármely pontján azonos valószínséggel alakulhat ki. Heterogén magképzdés: nem alakul ki új fázis tetszleges valószínséggel bármely térfogategységben.

2.

Egy FKK egykristályra ható húzófeszültség párhuzamos a [ 001] iránnyal. Az (111) 101 csúszási rendszerben a képlékeny alakváltozás akkor indul meg, amikor a húzófeszültség = 1.1MPa . Határozza meg a kritikus csúsztatófeszültség nagyságát.
A megoldáshoz két törvényszerséget kell ismerni: egyrészt azt, hogy az egykristály képlékeny alakváltozása akkor indul meg, amikor a terhelfeszültségnek a csúszósíkban ható és a csúszási irányba es s komponense eléri a kr kritikus értéket, másrészt pedig azt, hogy a s értékét Schmid-féle összefüggés adja meg a s= ·(cos·cos) kifejezéssel. Az ebben szerepl zárójeles szorzat, a Schmid-tényez, amelynek értékeét ki kell számítani az adott konkrét esetre.

3

1. lépés
A vázlat szerint meg kell határozni az egykristály P csúszósíkjának (ill. n normálisának) az F ervel bezárt alfa, valamint a g csúszási iránynak az F ervel bezárt béta szögét vagy a szögek koszinuszát. Paraméteres alakban:

cos = cos =

u F u n + v F v n + w F wn [u v w ] [u n v n wn ] F n = F F F = 2 2 2 2 2 2 F n [u F v F w F ] [u n v n wn ] u F + v F + w F u n + v n + wn [u F v F w F ] [u g v g w g ] u F u g + v F v g + wF w g Fg = = 2 2 2 2 2 2 F g [u F v F w F ] [u g v g w g ] u F + v F + wF u g + v g + w g

Az adott konkrét esetre:

F = [001]; n = [111]; g = 1 01 0 + 0 +1 1 0 + 0 +1 1 cos = = ; cos = = 0 + 0 +1 1+1+1 3 0 + 0 +1 1+ 0 +1 2 cos cos = 0,408248
Vázlat a csúszási rendszerre ható csúsztatófeszültség számításához

[ ]

2. lépés
A kiszámított Schmid-tényez értékével behelyettesítve:

kr= ·(cos·cos) = 0,449 MPa).

3.

Rajzolja fel egy hipoeutektoidos acél (~0.4 C%) folyamatos átalakulási diagramját. Tüntesse fel az ábrában az edzés és lágyítás lehlési görbéit. Jellemezze a görbékhez tartozó szövetelemeket.
Hmérséklet oC

Ausztenit

Ferrit A3 A1

Ausztenit Perlit Ms Martenzit Mf Edzés (martenzit)
log (id)
4

Bénit

Lágyítás (ferrit, perlit)

Lágyított ferrit-perlites szövetszerkezet. Az ausztenites mezbe hevített anyagot (T>A 3) lassan (pl. kemencével együtt) htjük, ez közel megfelel az egyensúlyi átalakulásoknak. A htés során az átalakulásokhoz, a diffúzióhoz elegend id áll rendelkezésre: kezdetben a (ferrites) majd perlites átalakulás játszódik le. Ebben az állapotban viszonylag lágy, kis keménység, jó szívósságú az acél. A szemcsenagyság, így a szilárdság, szívósság függ a htés sebességétl, gyorsabb htés-nagyobb keménység. A karbontartalom növeli a szilárdságot, csökkenti a szívósságot. Martenzit: az ausztenites mezbe hevítve (itt T >A3) ezt követen gyors htéssel jön létre (pl. vízben). Nincs id a diffúzióra, ts szerkezet jön létre. A átalakulás megtörténik, az rács a bennmaradt C atomok miatt tetragonálissá torzul. Az elegenden nagy (0,4 %) széntartalom miatt a martenzit keménysége elég nagy, ridegen törik. Nagyobb karbontartalom nagyobb keménységet eredményez.

4.

Rajzolja meg a 4,5 % C tartalmú vasötvözet lehlési görbéjét, adja meg táblázatos formában a lehlési görbe egyes szakaszaihoz tartozó fázisok számát és nevét, a szabadsági fokok számát és a szövetelemek nevét. Határozza meg az ötvözetben 20 °C-on egyensúlyt tartó fázisok %-os mennyiségét
T f
1 2

3

1147

4

c
5
727

6

4,3

6,7

t

Jel F Sz f 1 2
1147

Fázisok f f+c f+c+ c+ c++ c +

Szövetelemek (f) (f) + p.c (f) + p.c + L p.c + L p.c + L p.c + L

1 2 3 2 3 2

2 1 0 1 0 1

3 4 5 6

c
727



4,3

6,7

5

20ºC-on az egyensúlyt tartó fázisok: ferrit () . . . . . . C = kb. 0 % cementit (c) . . . C = 6,7 %

c
0 0,02 0,8 2,1 4,3


6,7

4,5
= ( 6,7 ­ 4,5 ) / ( 6,7 ­ 0 ) = 0,328 = ( 4,5 ­ 0 ) / ( 6,7 ­ 0 ) = 0,672 32,8 % 67,2 %

c
5.

Egy d0=10 mm átmérj próbatest szakítása során az alábbi adatok ismertek. Fp 0.2 =25000 N,

Fm =28500 N, Fu =23000 N, Z = 65% d m = 9,1 mm. Határozza meg a valódi feszültség ­ valódi alakváltozás rendszerben a 3 erhöz tartozó alakváltozás és feszültség értékét, valamint a fajlagos törési munka közelít értékét.
1.

S 0 = 78.5mm 2 Fp 22000 = 280.3 N / mm 2 Egyezményes folyáshatár: R p0.2 = 0.2 = S0 78.5 Nyúlás: 0.002 , Valódi nyúlás: 0.002
Eredeti keresztmetszet: Az egyezményes folyáshatárnak megfelel valódi feszültség: p 0.2 = R p0.2 (1 + ) = 280.8 N / mm 2

2.

2 d m 9.3 2 = = 67.9 mm 2 4 4 F 27000 = 397.6 N / mm 2 A maximális erhöz tartozó valódi feszültség: m = m = Sm 67,9 d 10 A maximális erhöz tartozó valódi nyúlás: = 2 ln 0 = 2 ln = 0.145 dm 9.3

A maximális erhöz tartozó keresztmetszet:

Sm =

3.

A kontrakció: Z =

S0 - Su S0

A törés helyén a keresztmetszet:

S u = S 0 (1 - Z ) = 78.5 0.45 = 35.33 mm 2

(d u = 6.7 mm)
A törési valódi feszültség:

Fu 21000 = = 594.4 N / mm 2 Su 35.33 d 10 A törési valódi alakváltozás: u = 2 ln 0 = 2 ln = 0.8 du 6.7

u =

6

4.

A fajlagos törési munka közelít képlete: A szakítószilárdság: Rm =

Wc

Rm + u u J / cm 3 2

Fm 27000 = = 344 N / mm 2 S0 78,5 344 + 594.4 A fajlagos törési munka közelít értéke: 0.8 = 375.4 J / cm 3 Wc = 2

7



Hasonló témájú dokumentumok

Hozzászólások

01 2009. május 21. 4. gyakorlat 5. gyakorlat alapvizsga alkotmány állattan analízis dolgozat ápolástan barokk bme család economic policy ergonómia évszámok gábor gazdföci géntech gepalap gótika iii kis jános kommunikáció korai csecsemőkor középkor log méhen belüli fejlődés mikroökonómia műemlékvédelem nemzeti kisebbség növényélettan órai anyag pcd political science prof. dr. héjj andreas ptk sejttan számvitel i szili szociálpolitika szótár szte-btk dr. simon józsef tereptan természetvédelmi mérnök töri újság vázlat vízlágyítás vizsga feladatsor vizsga tételek zh